English Title: First examination of CASCADE-x-ray-detector and measurement of neutron-mirrorneutron-oscillation

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Abstract

Der Nachweis von Röntgenstrahlen ist sowohl in der Grundlagenforschung, als auch in der medizinischen Diagnostik wichtig. Im ersten Teil dieser Arbeit wird untersucht, ob sich das CASCADE-Detektor-Prinzip, das in zunächst zum Nachweis von Neutronen eingeführt wurde, auf den von Röntgenstrahlung übertragen läßt. Dieses modulare Detektorkonzept verbindet einen festen Neutronen- bzw. Röntgenkonverter mit den Vorteilen eines zählenden Gasdetektors. Hierbei besteht die Möglichkeit Effizienz, Dynamik und Ortsauflösung unabhängig voneinander zu optimieren. Zunächst ist es notwendig ein geeignetes Konvertermaterial zu finden, das eine möglichst hohe Nachweiseffizienz ermöglicht. Dazu wurde ein mathematisches Modell des gesamten Detektorsystems entwickelt, welches die Effizienz für verschiedenste Materialien berechnet. Unter Berücksichtigung der technischen Realisierung zeigten sich Gold und Gadolinium als geeignete Konvertermaterialien. Auf diesen theoretischen Betrachtungen basierend wurde ein Prototyp eines CASCADE-Röntgendetektors aufgebaut, mit dem Messungen zur Effizienzbestimmung durchgeführt wurden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde ein CASCADE-Neutronendetektor in einer ersten Messung zur Neutron-Spiegelneutron-Oszillationszeit eingesetzt. Lee und Yang schlugen 1956 die Existenz von Spiegelmaterie vor, um trotz Paritätsverletzung zu einer Symmetrie in der Beschreibung des Universums zu gelangen. Im Rahmen dieser Arbeit konnte erstmalig eine untere Grenze der Oszillationszeit mit Neutronen bestimmt werden.

Translation of abstract (English)

The detection of x-radiation is of utmost importance for both fundamental physics and medical diagnostics. This work investigates whether or not the CASCADE detector working principle, first developed for the detection of neutrons, can be adapted for the detection of x-rays. This modular detector concept combines the use of a solid neutron or x-ray converter with the advantages of a counting gas detector. Thus, it gives the possibility to optimize efficiency, dynamics and spatial resolution independently. Firstly, it is necessary to find a suitable converter material that allows for the best possible detector efficiency. In order to do so, a mathematical model of the complete detector system was developed that yields the total efficiency for any given material. Respecting technical constraints, gold and gadolinium showed to be favorable choices. Based on these theoretical considerations a prototype of a CASCADE x-ray detector was built, and measurements for the determination of this detector's efficiency were conducted. In the second part of this work a CASCADE neutron detector was used to conduct the first measurement the neutron-mirrorneutron oscillation time. Mirrormatter was proposed in 1956 by Lee and Yang to allow for symmetry in the description of the universe despite the existence of parity violation. By using neutrons it was possible to determine a lower limit for the oscillation time in this work.